语音识别芯片可靠性测试高低温交变循环试验箱

二、实验目的

1. 评估语音识别芯片在高低温交变环境下的性能稳定性，包括语音识别准确率、响应时间和功耗等指标的变化情况。

2. 检测语音识别芯片在高低温循环后的功能完整性，确保芯片在温度条件下各项功能正常，如语音输入、识别、输出等功能。

3. 观察语音识别芯片在高低温交变循环过程中的外观和内部结构变化，检查是否存在因温度应力导致的损坏或故障隐患。

三、实验设备

1. 高低温交变循环试验箱

• 能够精确控制温度范围（ - 40°C - +85°C），温度变化速率可调节（如 3 - 10°C/min），并且具有良好的温度均匀性（如 ±2°C）和湿度控制能力（相对湿度范围：20% - 98%）。

2. 语音识别测试系统

• 包括音频信号发生器、麦克风、扬声器等设备，用于模拟语音输入并接收芯片的识别结果，同时能够精确测量芯片的响应时间和功耗。

3. 外观检查工具

• 如显微镜、高清摄像头等，用于观察芯片在试验前后的外观变化。

4. 电气性能测试设备

• 万用表、示波器等，用于检测芯片的电气参数，如电压、电流等。

四、实验样品

1. 选取不同型号、不同批次的语音识别芯片作为实验样品，每个型号和批次至少选取 5 片芯片，以确保实验结果的代表性。

2. 在实验前，对实验样品进行编号，并记录其基本信息，如型号、批次、生产日期等。

五、实验步骤

（一）实验前准备

1. 对高低温交变循环试验箱、语音识别测试系统、外观检查工具和电气性能测试设备进行校准和检查，确保设备正常工作。

2. 将语音识别芯片安装在专门设计的测试电路板上，确保芯片与电路板的连接良好，并且测试电路板能够在高低温交变循环试验箱内正常工作。

3. 使用外观检查工具对实验样品进行初始外观检查，重点检查芯片表面是否有划痕、裂纹、焊点是否牢固等，记录外观状况。

4. 使用电气性能测试设备对实验样品进行初始电气性能测试，测量芯片的工作电压、电流等参数，记录初始电气性能数据。

5. 使用语音识别测试系统对实验样品进行初始功能测试，采集一定数量（如 100 次）的语音样本进行识别测试，记录初始语音识别准确率、平均响应时间和功耗等数据。

（二）高低温交变循环试验

1. 根据实验要求，设置高低温交变循环试验箱的温度变化速率为 5°C/min，温度范围为 - 20°C - +60°C，高低温循环次数为 10 次，相对湿度为 50%（在整个循环过程中保持相对稳定）。

2. 将安装有语音识别芯片的测试电路板放入高低温交变循环试验箱内，启动试验箱，开始高低温交变循环试验。

（三）实验过程中的检测

1. 在每个高低温循环的低温极值（ - 20°C）和高温极值（ + 60°C）时，暂停试验，使用语音识别测试系统对芯片进行功能测试。

• 采集 50 次语音样本进行识别测试，记录语音识别准确率、平均响应时间和功耗等数据，并与初始数据进行对比分析。

• 使用电气性能测试设备测量芯片的工作电压、电流等参数，检查是否有异常波动。

2. 在每个高低温循环结束后，使用外观检查工具对芯片进行外观检查，观察芯片表面是否有新的划痕、裂纹、焊点是否有脱焊或虚焊等现象，记录外观变化情况。

（四）实验后的检测

1. 高低温交变循环试验结束后，将测试电路板从高低温交变循环试验箱内取出，放置在常温环境下静置 30 分钟，使芯片恢复到常温状态。

2. 使用语音识别测试系统对芯片进行最终功能测试，采集 100 次语音样本进行识别测试，记录最终语音识别准确率、平均响应时间和功耗等数据，并与初始数据进行对比分析。

3. 使用外观检查工具对芯片进行最终外观检查，重点检查是否有永久性变形、裂纹等影响芯片正常使用的缺陷，记录外观检查结果。

4. 使用电气性能测试设备对芯片进行最终电气性能测试，测量芯片的工作电压、电流等参数，与初始电气性能数据进行对比分析，计算电气性能参数的变化率。

（五）数据记录与分析

1. 将实验过程中各个阶段的检测数据进行详细记录，包括高低温交变循环试验箱的温度参数（温度变化速率、温度范围、循环次数、相对湿度）、语音识别测试结果（语音识别准确率、平均响应时间、功耗的初始值、过程值和最终值）、外观检查结果、电气性能测试结果（工作电压、电流的初始值、过程值和最终值）等。

2. 对数据进行分析，绘制图表（如折线图展示语音识别准确率随高低温循环次数的变化，柱状图对比不同型号芯片的功耗变化等）以直观地显示语音识别芯片在高低温交变循环试验中的性能变化情况。

• 例如，绘制某一型号芯片的响应时间在高低温循环过程中的变化折线图，分析响应时间的变化趋势是否在可接受范围内。

3. 根据数据分析结果，评估语音识别芯片在高低温交变循环环境下的可靠性，确定芯片是否满足在不同温度条件下的正常使用要求。

六、实验结果判定

1. 性能判定

• 如果语音识别芯片在高低温交变循环试验后的语音识别准确率变化在 ±5% 以内，平均响应时间变化在 ±10% 以内，功耗变化在 ±10% 以内，则性能判定为合格。

2. 外观判定

• 若芯片在试验后的外观无久性变形、裂纹等影响正常使用的缺陷，则外观判定为合格。

3. 电气性能判定

• 当芯片在试验后的工作电压、电流变化率在 ±5% 以内，则电气性能判定为合格。

4. 综合判定

• 只有当语音识别芯片在性能、外观和电气性能三个方面的判定均为合格时，该芯片在本次高低温交变循环试验箱可靠性测试中判定为合格；否则判定为不合格。

七、注意事项

1. 在安装语音识别芯片到测试电路板上时，要确保连接的准确性和稳定性，避免因连接不良导致试验结果不准确。

2. 高低温交变循环试验箱内的温度和湿度传感器要定期校准，以确保温度和湿度控制的准确性。

3. 对于实验过程中出现的任何异常情况，如芯片突然失效、测试设备报警等，要及时记录并分析原因。